用氢化物气相外延(HVPE)法生长的氮化铟薄膜的性质研究

在自制设备上用氢化物气相外延(HVPE)方法在α-Al2O3以及GaN/α-Al2O3衬底上生长了InN薄膜,并对其性质进行了研究.重点研究了生长温度的变化对所获得的InN薄膜的影响,并利用X射线衍射研究了InN薄膜的结构,用扫描电子显微镜研究了其表面性质,用霍尔测量研究了其电学性质.X射线衍射的结果表明,直接在α-Al2O3上生长得到的是InN多晶薄膜;而在GaN/α-Al2O3上得到的InN薄膜都只有(0002)取向,并且没有金属In或是In相关的团簇存在.综合分析可以发现,在650℃时无法得到InN薄膜,而在温度550℃时生长的InN薄膜具有光滑的表面和最好的晶体质量.     

氨气与温度对HCVD法合成GaN纳米材料的影响

实验以三氯化镓(GaCl_3)为Ⅲ族源,通过自制的卤化物化学气相沉积(HCVD)装置在Si(111)衬底上实现了GaN纳米材料的自催化生长,探讨了氨气(NH_3)流量,反应温度和梯度变温生长工艺对GaCl_3合成GaN纳米材料的影响。利用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)对样品进行表征,结果表明,GaN纳米结构以团簇模式进行生长,符合气-液-固(V-L-S)生长机制。在不同的生长条件下,GaN的表面形貌,晶体质量和发光性能存在明显的差异,当NH_3流量为60 sccm,反应温度为900℃时,GaN表现为规则的六边形结构,晶体质量好,PL图谱中未出现明显的红光峰(680 nm左右),采用梯度变温(800～900℃)生长工艺后,得到GaN纳米材料的复合结构,其比表面积和近带边发光峰强度均得到提高。     

无催化β-Ga2O3纳米棒的可控制备

由于氧化镓(Ga₂O₃)纳米棒具有独特的物理和化学性质,在纳米光电子器件等领域具有广泛的应用前景,因此氧化镓纳米棒的可控制备具有十分重要的意义。本文采用化学气相沉积(CVD)的方法,在无催化条件下,在硅Si(100)衬底上成功生长出β-Ga₂O₃纳米棒。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜等表征,发现氧化镓纳米棒按照气-固(V-S)机制生长,当生长温度从850℃升高到950℃时,纳米棒的密度、直径和长度增加,纳米棒的形貌从杂乱无序的随机生长转变为沿衬底垂直且具有不同夹角方向生长。结果表明,反应温度和氧气浓度决定了氧化镓纳米棒的形貌和尺寸,通过控制温度和氧气浓度能够有效调控氧化镓纳米棒的形貌和光学性能。     

N2流量对反应共溅射TiN/Ni纳米复合膜结构和结合强度的影响

以高纯Ti和Ni为靶材,在不同N_2气流量下反应磁控共溅射了TiN/Ni纳米复合膜,采用原子力显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、场发射扫描电镜和划痕试验研究了N_2气流量对复合膜微结构、界面结合力和摩擦系数的影响。结果表明,共溅射TiN/Ni纳米复合膜组织细小、表面光滑、致密。TiN为fcc结构,其择优取向为(111)面。随N_2气流量增加,复合膜孔隙率、晶粒尺寸和沉积速率均出现不同程度的下降;而膜表面粗糙度先减小后增大,界面结合力则先提高后下降。本实验条件下,在N_2气流量为16mL/min时所沉积的复合膜表面粗糙度最小、界面结合力最好,分别为2.75nm和44.6N,此时复合膜的摩擦系数最低,为0.14。     

A:Al2O3（A=Cr,Fe,Ni）晶体生长及其缺陷研究

报道了A:Al2O3(A=Cr,Fe,Ni)晶体光学浮区法生长工艺,研究了旋转速率、生长速率对晶体质量的影响,制备出了φ6~8 mm、长度为60~80 mm的A:Al2O3晶体.A:Al2O3晶体的生长方向为<001>方向,X射线双晶摇摆曲线表明A:Al2O3晶体具有良好的晶体质量.通过X射线衍射、扫描电镜、偏光显微镜对晶体中的生长缺陷进行了研究,结果表明,A:Al2O3晶体的主要缺陷为小角度晶界、包裹体和溶质尾迹.研究了A:Al2O3晶体的光谱性能,并对A:Al2O3晶体的介电性能进行了测量,室温下1000 kHz时A:Al2O3晶体表现出较高的介电系数εr(12.1~15.7)和较小的介电损耗tanδ(0.0020~0.0002).     

喷枪扫描速率对常压冷等离子喷涂Cu薄膜的影响

研究了喷枪扫描速率对常压冷等离子喷涂Cu薄膜过程的影响。采用N_2和NH_3的混合气体作为等离子体气源产生常压冷等离子体,将Cu(NO_3)_2溶液雾化后通入等离子体射流的下游,雾化驱动气体是流量为4L/min的N_2,保护气体是流量为12L/min的Ar,利用射流型常压冷等离子体喷涂Cu薄膜。通过X射线光电子能谱仪分析制备的铜薄膜中铜元素化学状态的变化,用扫描电子显微镜观察制备的铜薄膜的微观形貌,讨论了制备薄膜过程中喷枪扫描速率的作用和影响。以N_2和NH_3的混合气体作为等离子体气源喷涂Cu薄膜时,在实验范围内,随着喷枪扫描速率的增大,制备的薄膜样品中铜元素的化学状态从Cu~(2+)变为Cu~+,再变为Cu,且薄膜的晶粒尺寸逐渐减小。在喷涂过程中,Cu(NO_3)_2在等离子体中会发生分解反应,并产生中间产物,NH_3在等离子体中产生的活性粒子会与中间产物反应沉积得到Cu薄膜。     

控制O2流量生长结状 ZnO微纳米棒及其特性研究

采用热蒸发法以锌粉和二水醋酸锌作为源材料在Si（111）衬底上制备了高密度的ZnO微纳米棒，制得的每根ZnO棒明显分为直径不同的四段．利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱和光致发光谱等测试手段对制备的样品进行了形貌、结构和光学性能的分析，结果表明制备的ZnO棒晶体质量良好，仅存在很少量的缺陷.通过讨论该结构的生长机理，发现O2分压对制备的ZnO微纳米棒的形貌有显著的影响，调节O2流量可控制ZnO纳米结构的形貌．     

电沉积ZnO纳米柱的光学带隙与非辐射复合EI北大核心CSCD

为实现ZnO纳米柱阵列材料在新型纳米结构化太阳能电池中的应用,需要对纳米柱的几何形貌与光电特性进行调控。ZnO纳米柱阵列材料的制备方法为电化学沉积方法。通过在生长溶液中使用In(NO_(3))_(3)和NH_(4)NO_(3),实现了对纳米柱的直径、阵列密度、柱间距、光学带隙、近带边发射、斯托克斯位移等物理性质的调控。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、分光光度计、光致发光测试仪对样品的形貌、晶体性质、透射反射性质、光致发光性质进行测试与表征。结果表明,使用NH_(4)NO_(3)将紧密排列的ZnO纳米柱阵列密度降低了51%,导致柱间距增大至超过100 nm,同时可将纳米柱的直径降低至22 nm。使用In(NO_(3))_(3)使ZnO纳米柱的光学带隙展宽100 meV。通过NH_(4)NO_(3)的使用可在3.41 eV至3.55 eV范围内调控带隙。由于NH_(4)NO_(3)的引入,ZnO纳米柱的斯托克斯位移可降低至19 meV,表明NH_(4)NO_(3)的引入能够有效地抑制纳米柱阵列中的非辐射复合。     

低温湿化学还原法制备Bi2Te3单晶纳米棒

采用低温湿化学还原法,以Bi(NO3)3·5H2O和TeO2为原料,通过乙二胺四乙酸(EDTA)参与调节使反应体系为中性,以NaBH4为还原剂,以表面活性剂Brij56(HO(CH2CH2O)10C16H33)为晶体生长调控剂,制备了Bi2Te3纳米棒.通过X射线衍射(XRD)、X射线荧光探针(XRF),扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对样品的组成和结构进行了分析,同时初步探讨了Bi2Te3纳米棒的生长机理.结果表明,制备的Bi2We3纳米棒直径在30nm左右,长度在400nm左右,具有单晶结构;反应温度和Brij56的浓度对晶体形貌有较大的影响.     

CeVO_4纳米棒的合成及其磁性能研究

以Na2EDTA为模板导向剂,利用水热法成功合成了单晶CeVO4纳米棒.使用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和超导量子磁强计(SQUID)等对产物的结构和磁学性能进行了表征.结果表明.产物为CeVO4纳米棒,其长度为600nm左右,直径为80nm左右.研究发现,模板剂Na2EDTA和生长溶液的pH值决定着CeVO4纳米晶体的形貌与生长机制.进一步对CeVO4纳米棒的磁性进行研究,表明在低温下,由于受到CeVO4纳米晶体的尺寸效应和Ce离子4f电子的影响,CeVO4纳米晶体表现出明显的超顺磁性,而强烈的一维各向异性和Eu3+掺杂则显著提高了CeVO4纳米棒的磁性能.     

表面活性剂辅助室温液相合成BaCO3纳米棒

用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为形貌控制剂,通过室温液相反应成功制备出BaCO3纳米棒.纳米棒的直径为60～250nm、长度达几微米.用X射线粉末衍射和透射显微镜技术对所制备纳米晶的成分、形状和尺寸进行了表征分析.研究结果表明,表面活性剂对BaCO~纳米棒的形成起着关键的作用.对BaCO~纳米棒的形成机理作了深入的讨论,提出了BaCO3纳米棒的表面活性剂软模板诱导自组装生长机理.     

不同氧流量条件下ZnO纳米棒阵列的形成及机理分析

采用脉冲激光沉积结合化学气相沉积方法在p-Si(111)衬底上制备了呈直立生长的ZnO纳米棒阵列,并且研究了氧流量对ZnO纳米棒尺寸、结晶特性等性质的影响。研究结果表明,在没有氧气的环境下无法生长ZnO纳米棒;随氧流量减小,不同晶面上ZnO生长速率的不同导致ZnO纳米棒长度减小、直径变粗、结晶质量变差、纳米棒面密度减小。氧流量的减小使得ZnO纳米棒中的氧空位缺陷含量增加,导致位于约520nm处的绿光峰增强。     

CH3NH3PbI3晶体的晶轴对其光电性能的影响

通过逆温结晶的方法制备了CH_3NH_3PbI_3单晶,用扫描电子显微镜观察晶体形貌、X射线粉末衍射仪测量晶体结构、拉曼光谱仪测量晶体光谱。此外,通过X射线单晶衍射仪确定了晶面方向,分别沿平行和垂直于晶体c轴方向对晶体进行切割,经打磨、抛光后在其对应的晶面上蒸镀电极进而制备出基于CH_3NH_3PbI_3单晶的光探测器。采用不同波长和偏振方向的激光照射光探测器的受光面后,测试了器件的光电特性。实验结果表明,当激光的电场分量E平行于晶体的晶轴时光探测器的光电流密度比电场分量E垂直于晶轴时(垂直样品)的光电流密度大两个数量级。通过计算得到,激光的电场分量E平行于晶体晶轴时,光探测器的光响应度(R)是垂直样品的58倍、光暗电流比(P)的10倍和外量子效率(EQE)的66倍。发现CH_3NH_3PbI_3单晶的晶轴对晶体的光电性能影响很大。     

氧气流量对MPCVD法制备超纳米金刚石膜的影响

采用微波等离子化学气相沉积技术,以CH_4/H_2/Ar为气源,通过调节O_2流量,增强等离子体对非金刚石相的刻蚀能力,提高超纳米金刚石膜中金刚石相的含量。并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X射线光电子能谱(XPS)分别对超纳米金刚石膜的形貌、生长速率、晶型、晶粒尺寸及金刚石含量进行了表征分析,重点研究了O_2流量对晶粒尺寸及金刚石含量的影响。实验结果表明,随O_2流量的增加,平均晶粒尺寸从8.4nm增大至16.1nm,随后减小至9.6nm;当O_2流量为0.7sccm时,金刚石相含量由71.58%提升至85.46%,平均晶粒尺寸约为9.6nm。     

MoS2/GO-g-C3N4-ZnO三元复合纳米材料的制备及可见光光催化性能研究

通过水热法制备出基于20%(质量分数)g-C_3N_4-ZnO的高效的三元复合材料0.2%(质量分数)MoS_2-g-C_3N_4-ZnO(MCZ)和15%(质量分数)GO-g-C_3N_4-ZnO(GCZ)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、光致荧光光谱(PL)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、瞬态光电流响应对样品进行表征,研究了MoS_2或GO的引入对ZnO晶体结构、形貌、成分和光催化活性的影响。结果表明,MCZ和GCZ均保持ZnO的六方纤锌矿结构,且g-C_3N_4为类石墨相。GO的引入可以抑制ZnO晶粒的生长,而MoS_2的引入可以促进ZnO晶粒的生长。GCZ复合材料中存在明显的电子转移现象,抑制20%(质量分数)g-C_3N_4-ZnO中光生电子空穴对的复合,提高其可见光催化性能。GCZ复合光催化剂的光催化活性明显优于20%(质量分数)g-C_3N_4-ZnO和MCZ。     

g-C_3N_4/NiO复合材料的制备及其对AP热分解的影响EI北大核心CSCD

通过混合煅烧法制备出g-C_3N_4/NiO复合材料,采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能谱(EDS)对其结构和形貌进行表征,利用差热分析(DTA)和热失重(TG)研究其对高氯酸铵(AP)热分解的影响。结果表明:纳米NiO均匀分散于g-C_3N_4的表面,g-C_3N_4/NiO使AP的高温和低温分解峰合并,高温分解温度降低62.5℃,表现出良好的催化作用。g-C_3N_4/NiO的复合催化效果优于单独使用g-C_3N_4或NiO,说明g-C_3N_4和NiO具有协同催化作用。     

In2O3纳米纤维的制备及其导电性研究

利用静电纺丝技术结合热处理方法制备了一维多孔结构的In2O3纳米纤维。借助扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察纳米纤维的形貌结构;利用热重分析仪(TGA)分析前驱体复合纳米纤维的热处理过程;采用X射线衍射仪(XRD)分析不同煅烧温度下所得In2O3的晶体结构;利用四探针测试In2O3纳米纤维的导电性,并探讨煅烧温度对其导电性的影响。结果表明:静电纺前驱体复合纳米纤维成型良好,且经不同温度煅烧后产物仍保持纤维结构,但纤维直径明显减小。不同温度下煅烧所得In2O3均为立方铁锰矿型,随着煅烧温度的升高,In2O3纳米颗粒逐渐增大,晶体更加完整,导电性逐渐增强。     

衬底对低温化学池沉积法生长的垂直ZnO纳米棒阵列的结构、形态和光学性能的影响(英文)

衬底的选择是得到高质量ZnO纳米棒的一个重要因素.在95℃的较低温度下用CBD方法在不同衬底(石英玻璃,硅和ITO玻璃)上生长ZnO纳米棒阵列.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果显示六角形的ZnO纳米棒致密垂直地生长在衬底上,而纳米棒的平均直径和长度则与衬底的性质密切相关.各种衬底的ZnO纳米棒阵列的室温光致发光(PL)光谱都可以观测到强烈的近带边紫外发射峰,而无论是晶体还是非晶体,经常可以观察到的与缺陷相关的深能级发射都几乎观察不到.这意味着通过这种简便的低温化学方法可以获得高光学性能的ZnO纳米棒阵列.此外,不同衬底间UV发射的小幅度迁移可以用压应力来解释,并用拉曼光谱进行了进一步的证明.     

弛豫铁电单晶PZNT93/7的生长与电性能研究

以50mol％PbO为助溶剂,采用溶剂-坩埚下降法生长了Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.93Ti0.07]O3(PZNT93/7)弛豫铁电单晶.为了控制成核,我们在坩埚底部设计了一个通气装置以诱导自发成核.晶体在Pt坩埚中生长,坩埚尺寸为40mm×40mm×300mm,下降速率为0.5mm/h,通气流量为1～1.6L/min.所得晶体最大尺寸达φ30mm×25mm.该晶体具有明显的结晶学形貌.X射线定向表明,其主要显露面为(001).由于气流不稳定以及质量输运较慢,晶体内部容易形成一些红色PbO包裹.介电和铁电性能研究表明,该晶体的性能能够满足新型医疗诊断设备对阵列换能器的要求.     

GaN纳米棒的制备及机理研究

本文分别用三甲基镓和高纯蓝氨作为Ga源和N源,Ni(NO3)2作为催化剂,在Si(111)衬底上制得针尖状GaN纳米棒.测试结果表明制备的GaN纳米棒是沿<100>方向生长的纯六方相结构.通过对生长过程的分析,我们认为GaN纳米棒的生长过程不仅受到VLS机制的控制,而是多种生长方式共同作用的结果.在反应的初期,GaN纳米棒的生长遵从VLS机制;但是随着GaN纳米棒轴向和径向的生长,GaN纳米结构中纳米棒端部的Ni催化剂纳米球会被"挤"出顶部,在较大的气流流速下被吹落至衬底上,失去催化剂诱导作用的纳米棒随后自行外延生长;而吹落至衬底上的Ni催化剂纳米球成为第二次生长有利的形核位置,且再次生长出粗短的纳米棒.因此不同生长机制得到的GaN纳米棒交织在一起,形成了最终的GaN纳米结构.